1. Содержание
История
Преимущества оптоволоконного типа связи
Недостатки оптоволоконного типа связи
Элементы волоконно-оптической линии
o Одномодовое волокно
o Многомодовое волокно
o Волоконно-оптические приѐмопередатчики
Применение линий оптоволоконной связи
Новый рекорд! 
Пример устройства оптического приемо-передатчика
Стр.6
Волоконно-оптические линии передач
Стр.11
1 Элементы ВОЛП
o 1.1 Активные компоненты
o 1.2 Пассивные компоненты
2 Преимущества ВОЛП
3 Недостатки ВОЛП
4 Применение ВОЛП
5 Монтаж ВОЛП
o 5.1 Укладка кабеля
o 5.2 Монтаж муфт и кроссов
6 Взаимодействие ВОЛП с сильным электромагнитным излучением
Оптоволоконная связь — связь, построенная на базе оптоволоконных кабелей. Широко
применяется также сокращение ВОЛС (волоконно-оптическая линия связи). Используется в
различных сферах человеческой деятельности, начиная от вычислительных систем и
заканчивая структурами для связи на больших расстояниях. Является сегодня наиболее
популярным и эффективным методом для обеспечения телекоммуникационных услуг.
Состоит оптоволокно из центрального проводника света (сердцевины) — стеклянного
волокна, окруженного другим слоем стекла – оболочкой, обладающей меньшим показателем
преломления, чем сердцевина. Распространяясь по сердцевине, лучи света не выходят за ее
пределы, отражаясь от покрывающего слоя оболочки. В оптоволокне световой луч обычно
формируется полупроводниковым или диодным лазером. В зависимости от распределения
показателя преломления и от величины диаметра сердечника оптоволокно подразделяется
на одномодовое и многомодовое.
История
Волоконная оптика хоть и является повсеместно используемым и популярным средством
обеспечения связи, сама технология проста и разработана достаточно давно. Эксперимент с
переменой направления светового пучка путем преломления был продемонстрирован
Даниелем Колладоном (DanielColladon) и Жаком Бабинеттом (JacquesBabinet) еще в 1840
году. Спустя несколько лет Джон Тиндалл (JohnTyndall) использовал этот эксперимент на
своих публичных лекциях в Лондоне, и уже в 1870 году выпустил труд, посвященный природе
света. Практическое применение технологии нашлось лишь в ХХ веке. В 20-х годах прошлого

2. столетия экспериментаторами КларенсомХаснеллом (ClarenceHasnell) и Джоном Бердом
(JohnBerd) была продемонстрирована возможность передачи изображения через оптические
трубки. Этот принцип использовался Генрихом Ламмом (HeinrichLamm) для медицинского
обследования пациентов. Только в 1952 году индийский физик Нариндер Сингх
Капани (NarinderSinghKapany) провел серию собственных экспериментов, которые и привели к
изобретению оптоволокна. Фактически им был создан тот самый жгут из стеклянных нитей,
причем оболочка и сердцевина были сделаны из волокон с разными показателями
преломления. Оболочка фактически служила зеркалом, а сердцевина была более прозрачной
– так удалось решить проблему быстрого рассеивания. Если ранее луч не доходил да конца
оптической нити, и невозможно было использовать такое средство передачи на длительных
расстояниях, то теперь проблема была решена. НариндерКапани к 1956 году
усовершенствовал технологию. Связка гибких стеклянных прутов передавала изображение
практически без потерь и искажений.
Изобретение в 1970 году специалистами компании Corning оптоволокна, позволившего без
ретрансляторов продублировать на то же расстояние систему передачи данных телефонного
сигнала по медному проводу, принято считать переломным моментом в истории развития
оптоволоконных технологий. Разработчикам удалось создать проводник, который способен
сохранять не менее одного процента мощности оптического сигнала на расстоянии одного
километра. По нынешним меркам это достаточно скромное достижение, а тогда, без малого
40 лет назад, — необходимое условие для того, чтобы развивать новый вид проводной связи.
Первоначально оптоволокно было многофазным, то есть могло передавать сразу сотни
световых фаз. Причѐм повышенный диаметр сердцевины волокна позволял использовать
недорогие оптические передатчики и коннекторы. Значительно позже стали применять
волокно большей производительности, по которому можно было транслировать в оптической
среде лишь одну фазу. С внедрением однофазного волокна целостность сигнала могла
сохраняться на большем расстоянии, что способствовало передаче немалых объѐмов
информации.
Самым востребованным сегодня является однофазное волокно с нулевым смещением длины
волны. Начиная с 1983 года оно занимает ведущее положение среди продуктов
оптоволоконной индустрии, доказав свою работоспособность на десятках миллионов
километров.
Преимущества оптоволоконного типа связи
Широкополосность оптических сигналов, обусловленная чрезвычайно высокой частотой
несущей. Это означает, что по оптоволоконной линии можно передавать информацию со
скоростью порядка 1 Тбит/с;
Очень малое затухание светового сигнала в волокне, что позволяет строить волоконно-
оптические линии связи длиной до 100 км и более без регенерации сигналов;
Устойчивость к электромагнитным помехам со стороны окружающих медных кабельных
систем, электрического оборудования (линии электропередачи, электродвигательные
установки и т.д.) и погодных условий;
Защита от несанкционированного доступа. Информацию, передающуюся по волоконно-
оптическим линиям связи, практически нельзя перехватить неразрушающим кабель способом;
Электробезопасность. Являясь, по сути, диэлектриком, оптическое волокно повышает взрыво-
и пожаробезопасность сети, что особенно актуально на химических,
нефтеперерабатывающих предприятиях, при обслуживании технологических процессов
повышенного риска;
Долговечность ВОЛС — срок службы волоконно-оптических линий связи составляет не менее
25 лет.
Недостатки оптоволоконного типа связи
Относительно высокая стоимость активных элементов линии, преобразующих электрические
сигналы в свет и свет в электрические сигналы;
Относительно высокая стоимость сварки оптического волокна. Для этого требуется
прецизионное, а потому дорогое, технологическое оборудование. Как следствие, при обрыве
оптического кабеля затраты на восстановление ВОЛС выше, чем при работе с медными
кабелями.

3. Элементы волоконно-оптической линии
Оптический приёмник
Оптические приѐмники обнаруживают сигналы, передаваемые по волоконно-оптическому
кабелю и преобразовывают его в электрические сигналы, которые затем усиливают и далее
восстанавливают их форму, а также синхросигналы. В зависимости от скорости передачи и
системной специфики устройства, поток данных может быть преобразован из
последовательного вида в параллельный.
Оптический передатчик
Оптический передатчик в волоконно-оптической системе преобразовывает электрическую
последовательность данных, поставляемых компонентами системы, в оптический поток
данных. Передатчик состоит из параллельно-последовательного преобразователя с
синтезатором синхроимпульсов (который зависит от системной установки и скорости
передачи информации в битах), драйвера и источника оптического сигнала. Для оптических
систем передачи могут быть использованы различные оптические источники. Например,
светоизлучающие диоды часто используются в дешѐвых локальных сетях для связи на малое
расстояние. Однако, широкая спектральная полоса пропускания и невозможность работы в
длинах волны второй и третьей оптических окон, не позволяет использовать светодиод в
системах телесвязи.
Предусилитель
Усилитель преобразовывает асимметричный ток от фотодиодного датчика в асимметричное
напряжение, которое усиливается и преобразуется в дифференциальный сигнал.
Микросхема cинхронизации и восстановления данных
Эта микросхема должна восстанавливать синхросигналы от полученного потока данных и их
тактирование. Схема фазовой автоподстройки частоты, необходимая для восстановления
синхроимпульсов, также полностью интегрирована в микросхему синхронизации и не требует
внешних контрольных синхроимпульсов.
Блок преобразования последовательного кода в параллельный
Параллельно-последовательный преобразователь
Лазерный формирователь
Основной его задачей является подача тока смещения и модулирующего тока для прямого
модулирования лазерного диода.
Оптический кабель, состоящий из оптических волокон, находящихся под общей защитной
оболочкой.
Одномодовое волокно
При достаточно малом диаметре волокна и соответствующей длине волны через световод
будет распространяться единственный луч. Вообще сам факт подбора диаметра сердечника
под одномодовый режим распространения сигнала говорит о частности каждого отдельного
варианта конструкции световода. То есть под одномодовостью следует понимать
характеристики волокна относительно конкретной частоты используемой волны.
Распространение лишь одного луча позволяет избавиться от межмодовой дисперсии, в связи
с чем одномодовыесветоводы на порядки производительнее. На данный момент применяется
сердечник с внешним диаметром около 8 мкм. Как и в случае с многомодовымисветоводами,
используется и ступенчатая, и градиентная плотность распределения материала.
Второй вариант более производительный. Одномодовая технология более тонкая, дорогая и
применяется в настоящее время в телекоммуникациях. Оптическое волокно используется в
волоконно-оптических линиях связи, которые превосходят электронные средства связи тем,
что позволяют без потерь с высокой скоростью транслировать цифровые данные на огромные
расстояния. Оптоволоконные линии могут как образовывать новую сеть, так и служить для
объединения уже существующих сетей — участков магистралей оптических волокон,
объединенных физически на уровне световода, либо логически — на уровне протоколов
передачи данных. Скорость передачи данных по ВОЛС может измеряться сотнями гигабит в
секунду. Уже сейчас дорабатывается стандарт, позволяющий передавать данные со
скоростью 100 Гбит/c, а стандарт 10 Гбит Ethernet используется в современных
телекоммуникационных структурах уже несколько лет.

4. Многомодовое волокно
В многомодовом ОВ может распространяться одновременно большое число мод – лучей,
введенных в световод под разными углами. Многомодовое ОВ обладает относительно
большим диаметром сердцевины (стандартные значения 50 и 62,5 мкм) и, соответственно,
большой числовой апертурой. Больший диаметр сердцевины многомодового волокна
упрощает ввод оптического излучения в волокно, а более мягкие требования к допустимым
отклонениям для многомодового волокна позволяют уменьшить стоимость оптических
приемо-передатчиков. Таким образом, многомодовое волокно преобладает в локальных и
домашних сетях небольшой протяженности.
Основным недостатком многомодового ОВ является наличие межмодовой дисперсии,
возникающей из-за того, что разные моды проделывают в волокне разный оптический путь.
Для уменьшения влияния этого явления было разработано многомодовое волокно с
градиентным показателем преломления, благодаря чему моды в волокне распространяются
по параболическим траекториям, и разность их оптических путей, а, следовательно, и
межмодовая дисперсия существенно меньше. Однако насколько не были бы сбалансированы
градиентные многомодовые волокна, их пропускная способность не сравнится с
одномодовыми технологиями.
Волоконно-оптические приёмопередатчики
Чтобы передать данные через оптические каналы, сигналы должны быть преобразованы из
электрического вида в оптический, переданы по линии связи и затем в приѐмнике
преобразованы обратно в электрический вид. Эти преобразования происходят в устройстве
приѐмопередатчика, который содержит электронные блоки наряду с оптическими
компонентами.
Широко используемый в технике передач мультиплексор с разделением времени позволяет
увеличить скорость передачи до 10 Гб/сек. Современные быстродействующие волоконно-
оптические системы предлагают следующие стандарты скорости передач.
Стандарт SONET Стандарт SDH Скорость передачи
OC 1 — 51,84 Мб/сек
OC 3 STM 1 155,52 Мб/сек
OC 12 STM 4 622,08 Мб/сек
OC 48 STM 16 2,4883 Гб/сек
OC 192 STM 64 9,9533 Гб/сек
Новые методы мультиплексного разделения длины волны или спектральное уплотнение дают
возможность увеличить плотность передачи данных. Для этого многочисленные
мультиплексные потоки информации посылаются по одному оптоволоконному каналу с
использованием передачи каждого потока на разных длинах волны. Электронные компоненты
в WDM-приемнике и передатчике отличаются по сравнению с теми, которые используются в
системе с временным разделением.
Применение линий оптоволоконной связи
Оптоволокно активно применяется для построения городских, региональных и федеральных
сетей связи, а также для устройства соединительных линий между городскими АТС. Это
связано с быстротой, надѐжностью и высокой пропускной способностью волоконных сетей.
Также посредством применения оптоволоконных каналов существуют кабельное
телевидение, удалѐнное видеонаблюдение, видеоконференции и видеотрансляции,
телеметрические и другие информационные системы. В перспективе в оптоволоконных сетях
предполагается использовать преобразование речевых сигналов в оптические.

5. Установлен новый рекорд скорости передачи данных по
оптоволокну
CompuLenta, 29 апреля 2011 года, Владимир Парамонов
Двум независимым группам исследователей удалось преодолеть символичный
рубеж скорости в 100 Тбит/с (терабит в секунду) при передаче информации по
волоконно-оптическим линиям связи.
В ходе одного из экспериментов учѐные под руководством Даю Цяня (DayouQian)
из компании NEC смогли отправить данные по оптоволокну со скоростью 101,7
Тбит/с. В системе использовалось 370 лазеров, а расстояние между отправителем и
получателем составило 165 км. Исследователи отмечают, что такой пропускной
способности могло бы хватить для одновременной отправки содержимого 250
двусторонних дисков Blu-ray.
Второй рекорд установили специалисты японского Национального института
информационных и коммуникационных технологий (NICT) под руководством
ДзюнаСакагути (JunSakaguchi). Они применяли оптоволоконный кабель не с одной,
а с семью световедущими жилами. В результате скорость передачи данных
достигла 109 Тбит/с.
Впрочем, подчѐркивают исследователи, на практике необходимости в столь
высокой пропускной способности линий связи пока нет.

6. Пример устройства оптического приемо-передатчика
Рост компьютерного парка и увеличение мощности процессоров персональных компьютеров
создало спрос на большие объемы передачи данных как по Интернету, так и по традиционным
линиям связи: видеофон, телефон, услуги факса. Набор микросхем, выпускаемый фирмой MAXIM
для приемника/передатчика, поддерживающих вышесказанные требования, позволяет проводить
оптические / электрические преобразования в SDH / SONET оптических системах передачи. SDH -
европейский стандарт на волоконно - оптические средства для скоростной передачи данных.
SONET - стандарт, определяющий скорости, сигналы и интерфейсы для синхронной передачи
данных при скорости более одного гигабита / сек. по волоконно - оптической сети.
Фирмы производители сетевого оборудования поставляют на рынок новые, с улучшенными
параметрами изделия. Но потребность в приборах с большей производительностью передачи
данных всѐ возрастает. Скорость передачи данных по медным проводам подошла к своему
пределу, и дальнейшее увеличение происходит за счет оптоволоконных кабелей. Физическая
природа оптоволоконных кабелей позволяет существенно расширить диапазон скорости передачи
данных. Возможности оптоволоконных линий используются как в локальных сетях, так и в
обширных сетях передачи данных между странами. Ожидается дальнейшее расширение этих
сетей для удовлетворения потребительских запросов в высокоскоростной и высококачественной
передаче информации.
Чтобы передать данные через оптические каналы, сигналы должны быть преобразованы из
электрического вида в оптический, переданы по линии связи и, затем в приемнике преобразованы
обратно в электрический вид. Эти преобразования происходят в устройстве приемопередатчика,
который содержат электронные блоки наряду с оптическими компонентами.
Волоконно - оптические приемопередатчики
Широко используемый в технике передач мультиплексор с разделением времени (TDM)
(устройство, разделяющее время доступа к скоростному каналу между подключенными к
мультиплексору низкоскоростными линиями), позволяет увеличить скорость передачи до 10
Гб/сек. Современные быстродействующие волоконно - оптические системы предлагают
следующие стандарты скорости передач.
Стандарт SONET Стандарт SDH Скорость передачи байт/сек
OC 1 - 51,84 Мб/сек
OC 3 STM 1 155,52 Мб/сек
OC 12 STM 4 622,08 Мб/сек
OC 48 STM 16 2,4883 Гб/сек
OC 192 STM 64 9,9533 Гб/сек
Новые методы мультиплексного разделения длины волны (WDM) или спектральное уплотнение
дают возможность увеличить плотность передачи данных. Для этого многочисленные
мультиплексные потоки информации посылаются по одному оптоволоконному каналу с
использованием передачи каждого потока на разных длинах волны. Электронные компоненты в
WDM-приемнике и передатчике отличаются по сравнению с теми, которые используются в системе
с временным разделением.
Рассмотрим работу приемопередатчиков в оптической системе передач с разделением времени
TDM.
Оптические приемники
Оптические приемники обнаруживают сигналы, передаваемые по волоконно - оптическому кабелю
и преобразовывают его в электрические сигналы, которые затем усиливают и далее
восстанавливают их форму, а также синхросигналы. В зависимости от скорости передачи и
системной специфики устройства, поток данных может быть преобразован из последовательного

7. вида в параллельный. На рис. 1 представлено преобразование, передача и приѐм сигнала
приемопередатчиком в последовательном или параллельном виде, а также формирование
синхросигнала.
Рис. 1. .Электронно-оптический приемопередатчик
P-I-N - фотодиод (PIN) или лавинный фотодиод (APD) получают световой поток сигнала и путем
модуляции удельной электропроводности или изменением потенциала дают возможность
конвертировать полученный световой сигнал в электрический. PIN фотодиод относительно
дешевый прибор и работает с тем же самым напряжением питания, что и все электронное
устройство. Однако его чувствительность намного меньше, чем у лавинного фотодиода. Поэтому
расстояние между передатчиком и приемником на основе APD может быть увеличено. Конечно,
все это не бесплатно - APD фотодиоды требуют (в зависимости от типа) питающее напряжение от
30 до 100 Вольт. К тому же APD создает большие шумы, стоит дороже, чем PIN - фотодиод и
требует охлаждения.
Сигнал с фотодетектора поступает на усилитель напряжения, управляемый током
(transimpedanceamplifier - TIA). Асимметричное напряжение, полученное в TIA, усиливается и
преобразовывается в дифференциальный сигнал, необходимый для работы последующих
каскадов. TIA должен обеспечивать как высокую перегрузочную способность, так и высокую
входную чувствительность (большой динамический диапазон). Оптические сигналы могут быть
ослаблены из - за старения передатчика или длинного канала связи. Поэтому для увеличения
чувствительности TIA до минимума должен быть уменьшен собственный шум. С другой стороны,
высокая перегрузочная способность требуется, чтобы избежать разрядных ошибок, связанных с
искажениями от сильных оптических сигналов.
Максимально достижимая крутизна усилителя TIA зависит от рабочей частоты. Чтобы
гарантировать устойчивость и требуемую полосу пропускания коэффициент усиления может быть
оптимизирован только в пределах узкого диапазона. При маломощном оптическом сигнале это
ограничение может сделать выходной сигнал усилителя недостаточным для дальнейшей
обработки. Чтобы усиливать небольшие напряжения в диапазоне 1 ÷ 2 mV, после усилителя TIA
ставят еще один усилитель, который в большинстве случаев является усилителем-ограничителем
(LA). В этот усилитель также включен индикатор малого сигнала, который предупреждает, когда
поступающий сигнал падает ниже определенного пользователем порога, устанавливаемого извне.
Чтобы при сигнале близком к порогу флаг индикатора не менял свое значение, компаратор
выполняется с гистерезисом.
Ключевой компонент, который следует за усилителем-ограничителем в приемном устройстве - это
схема восстановления синхронизации и данных (CDR). CDR выполняет тактирование, принимает
решение об уровне амплитуды поступающего сигнала и выдаѐт время - и амплитуду-
восстановленного потока данных. Есть несколько способов поддержания функции восстановления
синхронизации (внешний ПАВ - фильтр, внешний контрольный синхросигнал и т.д. ), но только
комплексный подход может снизить и стоимость и объем работ.
Международный союз Телесвязи - сектор стандартов Телесвязи (ITU - T) определяет ограничения
на допуск, передачу и генерирование колебания. Качество сигнала на выходе усилителя

8. ограничителя обычно низкое, главным образом из-за не идеальных компонентов в оптической
системе передачи. Поскольку схема CDR для достижения нормальной, свободной от ошибок
работы, должна принять некоторое количество колебаний входных данных, все устройства
приемника должны исполнять рекомендации ITU - T по допуску на неустойчивую синхронизацию.
Помимо эффектов колебания (jitter) шум и искажение импульса также уменьшают фазу запаса
регулирования. Это усложняет синхронизацию полученной информации и считывание логического
уровня каждого бита. Использование системы фазовой автоподстройки частоты (PLL) -
неотъемлемая часть в синхронизации генератора тактовых импульсов с потоком данных, чтобы
гарантировать выравнивание синхросигнала с серединой информационного слова. Для
последующей оптимизации частоты передачи бита ошибки (BER) при асимметричном повышении
и падении переходов сигнала полученных данных, система должна включить выбор регулирования
фазы зависимости синхроимпульсов и данных. Последовательный поток восстановленных данных
и синхроимпульсов от CDR поступает, обычно, в блок преобразования последовательного кода в
параллельный (deserializer). Скорость преобразования его зависит от скорости передачи битов и
совместимости (по скорости) с КМОП - компонентами системы.
Оптический передатчик
Оптический передатчик в волоконно - оптической системе преобразовывает электрическую
последовательность данных, поставляемых КМОП компонентами системы, в оптический поток
данных. Как показано на рис. 1, передатчик состоит из параллельно - последовательного
преобразователя с синтезатором синхроимпульсов (который зависит от системной установки и
скорости передачи информации в битах), драйвера и источника оптического сигнала.
Для передачи информации по волоконно - оптическому каналу используют два важных диапазона
волн: 1000 ÷ 1300 нм, называемый вторым оптическим окном, и 1500 ÷ 1800 нм, известный как
третье оптическое окно. На этих диапазонах - наименьшие потери сигнала в линии на единицу
длины кабеля (dB / км).
Для оптических систем передачи могут быть использованы различные оптические источники.
Например, светоизлучающие диоды (LED) часто используются в дешевых локальных сетях для
связи на малое расстояние. Однако, широкая спектральная полоса пропускания и невозможность
работы в длинах волны второй и третьей оптических окон, не позволяет использовать светодиод в
системах телесвязи!
В отличие от светодиода, оптически - модулируемый лазерный передатчик с высокой
спектральной чистотой может работать в третьем оптическом окне. Поэтому для ультра дальних и
WDM систем передачи, где стоимость - не главное соображение, а высокая эффективность
обязательна, используют лазерный оптический источник. Для оптических каналов связи различные
типы прямо - моделируемых полупроводниковых лазерных диодов имеют оптимальное отношение
стоимость / эффективность для коротких, средних и длинных передач. Приборы могут работать и
во втором и в третьем оптических окнах.
Все полупроводниковые лазерные диоды, используемые для прямой модуляции, обычно имеют
потребность в постоянном токе смещения, чтобы установить рабочую точку и ток модуляции для
передачи сигнала. Величина тока смещения и тока модуляции зависит от характеристики
лазерного диода и может отличаться от типа к типу и друг от друга у одного типа. Диапазон
изменения этих характеристик со временем и температурой должен учитываться при
проектировании блока передатчика. Особенно это касается экономически более выгодных
неохлаждаемых типов полупроводниковых лазеров. Отсюда следует, что драйвер лазера должен
выдавать ток смещения и ток модуляции в диапазоне достаточном, чтобы разные оптические
передатчики с широким выбором лазерных диодов могли работать в течение длительного времени
и при разной температуре.
Для компенсации ухудшающихся характеристик лазерного диода используют устройство
автоматического управления энергией (APC). Здесь используется фотодиод, который
преобразовывает световую энергию лазера в пропорциональный ток и подает его в драйвер
лазера. Исходя из этого сигнала, драйвер выдает ток смещения в лазерный диод, чтобы световая
мощность оставалась постоянной и соответствовала первоначально установленной. Так

9. поддерживается "амплитуда" оптического сигнала. Фотодиод, который находится в схеме APC,
также может использоваться при автоматическом управлении модуляцией (АМС).
Дополнительно к указанным функциям система должна быть способной останавливать лазерные
передачи, блокируя драйвер, но прием данных на входе при этом не должен прерываться.
Добавив триггер или защелку (как часть лазерного драйвера или параллельно -
последовательного преобразователя), эффективность колебания может быть улучшена
восстановлением синхронизации этого потока данных прежде, чем он достигнет выхода драйвера
лазерного диода. Восстановление синхронизации и преобразование в последовательную форму
требуют синхроимпульсы, которые должны синтезироваться. Этот синтезатор также может быть
интегрирован в параллельно - последовательный преобразователь и, обычно, включает схему
фазовой автоподстройки частоты. Синтезатор должен гарантировать передачу данных при
возможно низком колебании. В результате, синтезатор играет ключевую роль в передатчике
оптической системы связи.
На рис. 2 и 3 представлены синхронные транспортные модули (STM4), соответственно, приемника
и передатчика.
Рис. 2. Оптоэлектронный приемник данных.
Рис. 3. Оптоэлектронный передатчик данных.
Как указывалось выше, все компоненты оптической системы для телесвязи должны выполнять
рекомендации ITU - T. Выпускаемый MAXIMом набор микросхем позволяет проектировщикам
разработать конкурентно способные приемопередающие устройства. Все изделия основаны на
быстродействующей биполярной технологии, когда частота передачи для р-n-р транзистора
составляет 6,4 ГГц, а для n-р-n - 8,7 ГГц. Для субмикронного биполярного процесса частота
передачи n-р-n транзистора составляет 27 ГГц. Выпускаемые микросхемы для STM 4 используют
источники питания + 3,3В.
Предусилитель

10. Усилитель TIA (MAX 3664) преобразовывает асимметричный ток от фотодиодного датчика в
асимметричное напряжение, которое усиливается и преобразуется в дифференциальный сигнал.
При входном токе 100 А (двойная амплитуда) на выходе имеет дифференциальные колебания до
900 мB (двойная амплитуда).
Низкий входной шум достигнут тщательным проектированием интегральной микросхемы и
ограничением полосы пропускания частотой 590 МГц при входной емкости 1,1 pF. При
использовании одного p-i-n диода с малым шумом типовая входная чувствительность
соответствует -32 dBm оптической мощности. При питании 3,3 В потребляемая мощность всего
лишь 85 мBт.
Синхронизация и восстановление данных (CDR)
Микросхема MAX 3675 должна восстанавливать синхросигналы от полученного потока данных и их
тактирование. Две микросхемы MAX 3664 и MAX 3675 служат основой оптоэлектронного модуля
приемника, при этом потребляемая мощность составляет менее 300 мBт при питании 3,3В.
Чувствительность по входу для аналогового сигнала составляет 3 мВ (двойная амплитуда).
Сигнальная функция потери блокировки и датчик мощности входного сигнала совмещены с
усилителем - ограничителем. Датчик мощности на выводе RSSI - индикатор силы полученного
сигнала - выдает напряжение пропорционально входной мощности.
Схема фазовой автоподстройки частоты, необходимая для восстановления синхроимпульсов,
также полностью интегрирована в MAX 3675 и не требует внешних контрольных синхроимпульсов.
Блок преобразования последовательного кода в параллельный (DEMUX)
Для работы с различными схемами системного интерфейса MAXIM предлагает MAX 3680 и MAX
3681 - преобразователи последовательного кода в параллельный. MAX 3680 преобразовывает
последовательный поток данных, поступающий со скоростью 622 Mbps в поток 78 Mbps
восьмиразрядных слов. Выход данных и синхроимпульсов совместим с ТТЛ - уровнями.
Потребляемая мощность - 165 мВт при питании 3,3В. MAX 3681 преобразовывает
последовательный поток данных (622 Mbps ) в 155 Mbps поток четырехразрядных слов. Его
дифференциальные данные и синхроимпульсы поддерживают имеют низковольтный
дифференциальный сигнал (LVDS). Потребляемая мощность - 265 мBт при питании 3,3В.
Управляя через вывод SINC, можно немного перестраивать выход данных относительно
синхросигнала.
Параллельно - последовательный преобразователь (MUX)
Микросхема MAX3691 преобразовывает четыре LVDS потока данных передаваемых со скоростью
155 Mbps в последовательный поток в 622 Mbps. Необходимые синхроимпульсы передачи
синтезируются с помощью встроенного контура фазовой автоподстройки частоты, включающего в
себя генератор, управляемый напряжением, усилителя петлевого фильтра и фазочастотного
детектора, который требует только внешних опорных синхроимпульсов. При питании 3,3В
потребляемая мощность - 215 мBт. Последовательный выход данных выдается
дифференциальным уровнем положительной эмиттерно - связанной логики (PECL) сигналами.
Лазерный формирователь (LD)
Основной задачей LD (MAX 3667) является подача тока смещения и модулирующего тока для
прямого модулирования лазерного диода. Для гибкости дифференциальные входы принимают
потоки данных PEСL, а также дифференциальное колебание напряжения уровнем до 320 мB
(двойная амплитуда) при уровне питающего напряжения Vcc = 0,75B. Изменяя внешний резистор
между выводом BIASSET с землей, можно регулировать ток смещения от 5 до 90 mA, а
резистором между выводом MODSET и землей можно регулировать ток модуляции от 5 до 60 mA.
Внутреннее, температурно - стабилизированное опорное напряжение гарантирует стабильные
токи смещения и модуляции.

11. Чтобы не повредить MAX 3667, выводы BIASSET, MODSET и APCSET не надо заземлять.
Внутренняя цепь защиты ограничивает суммарный выходной ток примерно 150 мA. Для работы
MAX 3667 достаточно одного источника питания 3,3В. Как альтернатива MAX 3667, выпускается
пятивольтовый драйвер лазера MAX 3766 со скоростью передачи данных от 155 Мб/сек до 1,25
Гб/сек. MAX 3766 включает все атрибуты, упомянутые для MAX 3667, но в более широкой полосе
частоты пропускания. Эта микросхема имеет расширенные безопасные условия для лазера, а
также с единственным внешним резистором поддерживается "оптическая амплитуда" при
изменении температуры и крутизны характеристики лазерной кривой.
- (ВОЛП) — волоконно-
оптическая система, состоящая из пассивных и активных элементов, предназначенная для
передачи информации в оптическом (как правило — ближнем инфракрасном) диапазоне.
Содержание
1 Элементы ВОЛП
o 1.1 Активные компоненты
o 1.2 Пассивные компоненты
2 Преимущества ВОЛП
3 Недостатки ВОЛП
4 Применение ВОЛП
5 Монтаж ВОЛП
o 5.1 Укладка кабеля
o 5.2 Монтаж муфт и кроссов
6 Взаимодействие ВОЛП с сильным электромагнитным излучением
Элементы ВОЛП
Активные компоненты
 Мультиплексор/Демультиплексор —
, так и в частотной областях, могут быть электрическими и
оптическими (для систем со спектральным уплотнением).
 Регенератор — устройство, осуществляющее восстановление формы оптического импульса,
который, распространяясь по волокну, претерпевает искажения. Регенераторы могут быть как
чисто оптическими, так и электрическими, которые преобразуют оптический сигнал в
электрический, восстанавливают его, а затем снова преобразуют в оптический.
 Усилитель — устройство, усиливающее мощность сигнала. Усилители также могут быть
оптическими и электрическими, осуществляющими оптико-электронное и электронно-
оптическое преобразование сигнала.
 Лазер — источник монохромного когерентного оптического излучения. В системах с прямой
модуляцией, которые являются наиболее распространѐнными, лазер одновременно является
и модулятором, непосредственно преобразующим электрический сигнал в оптический.

12.  Модулятор — устройство, модулирующее оптическую несущую по закону информационного
электрического сигнала. В большинстве систем эту функцию выполняет лазер, однако в
системах с непрямой модуляцией для этого используются отдельные устройства.
 Фотоприѐмник (фотодиод) — устройство, осуществляющее опто-электронное преобразование
сигнала.
Пассивные компоненты
 Оптический кабель, светонесущими элементами которого являются оптические волокна.
Наружная оболочка кабеля может быть изготовлена из различных материалов:
поливинилхлорида, полиэтилена, полипропилена, тефлона и других материалов. Оптический
кабель может иметь бронирование различного типа и специфические защитные слои
(например, мелкие стеклянные иглы для защиты от грызунов).
 Оптическая муфта — устройство, используемое для соединения двух и более оптических
кабелей.
 Оптический кросс — устройство, предназначенное для оконечивания оптического кабеля и
подключения к нему активного оборудования.
Преимущества ВОЛП
Волоконно-оптические линии обладают рядом преимуществ перед проводными (медными) и
радиорелейными системами связи:
 Малое затухание сигнала (0,15 дБ/км в третьем окне прозрачности) позволяет передавать
информацию на значительно большее расстояние без использования усилителей. Усилители
в ВОЛП могут ставиться через 40, 80 и 120 километров, в зависимости от класса оконечного
оборудования.
 Высокая пропускная способность оптического волокна позволяет передавать информацию на
высокой скорости, недостижимой для других систем связи.
 Высокая надѐжность оптической среды: оптические волокна не окисляются, не намокают, не
подвержены слабому электромагнитному воздействию.
 Информационная безопасность — информация по оптическому волокну передаѐтся «из точки
в точку».
 Высокая защищѐнность от межволоконных влияний — уровень экранирования излучения
более 100 дБ. Излучение в одном волокне совершенно не влияет на сигнал в соседнем
волокне.
 Пожаро- и взрывобезопасность при изменении физических и химических параметров
 Малые габариты и масса
Недостатки ВОЛП
 Относительная хрупкость оптического волокна. При сильном изгибании кабеля (особенно,
если в качестве силового элемента используется стеклопластиковый пруток) возможна
поломка волокон или их замутнение из-за возникновения микротрещин.
 Сложность соединения в случае разрыва.
 Сложная технология изготовления как самого волокна, так и компонентов ВОЛП.
 Сложность преобразования сигнала (в интерфейсном оборудовании).

13.  Относительная дороговизна оптического оконечного оборудования. Однако, оборудование
является дорогим в абсолютных цифрах. Соотношение цены и пропускной способности для
ВОЛП лучше, чем для других систем.
 Замутнение волокна с течением времени вследствие старения.
Применение ВОЛП
Достоинства волоконно-оптических линий обусловило их широкое применение в
телекоммуникационных сетях самых разных уровней — от межконтинентальных магистралей до
корпоративных и домашних компьютерных сетей.
Монтаж ВОЛП
Укладка кабеля
Оптический кабель для линий связи может быть уложен следующим образом:
 В кабельную канализацию или кабельный коллектор;
 Непосредственно в грунт — в предварительно подготовленную траншею или с
использованием кабелеукладчика;
 Подвес кабеля — воздушная линия связи.
Для каждого случая изготавливаются специальные кабели, отличающиеся типом оболочки, брони,
допустимым растягивающим усилием и другими параметрами.
Монтаж муфт и кроссов
Для сращивания оптических кабелей применяются оптические муфты, представляющие собой
пластиковые контейнеры, внутри которых расположена сплайс-пластина, удерживающая
оптические волокна.
Оптический кросс представляет собой устройство, посредством которого осуществляется
соединение оптических волокон кабеля со стандартными разъѐмами. Кросс выполняется в виде
металлической (как правило) коробки, на внешней панели которой находятся оптические разъѐмы,
а внутри — сплайс-пластина. Соединение разъѐмов кросса с волокнами кабеля осуществляется с
помощью пигтейлов — коротких кусков оптического волокна с разъѐмами. Разъѐм пигтейла с
внутренней стороны кросса соединяется с внешним разъѐмом кросса, а другой конец
приваривается к волокну оптического кабеля.
Оптические кроссы могут изготавливаться для монтажа в стандартную 19-дюймовую стойку,
монтажа на стену и в других исполнениях. Кроссы могут иметь возможность открываться без
демонтажа или не иметь таковой.
Сварка оптических волокон осуществляется в полуавтоматическом режиме специальными
сварочными аппаратами.
Взаимодействие ВОЛП с сильным электромагнитным излучением
Сильное электромагнитное излучение способно вносить межканальные помехи в
системах HDWDM и приводить к увеличению количества ошибок. Данное явление характерно в
системах телематики на железной дороге, где ВОЛП прокладывается на опорах контактной сети в
непосредственной близости от контактного провода. Ошибки появляются в моменты переходных

14. процессов, например, при коротком замыкании. Данное явление объясняется
эффектами Керра и Фарадея.